Giáo án Hóa học Lớp 10 - Tiết 71: Cấu tạo phân tử. Tính chất vật lí. Tính chất hoá học và ứng dụng của Axit Sunfuric

Sở GD – ĐT Hưng Yên Trường THPT Phù Cừ Tiết 71. Cấu tạo phân tử, Tính chất vật lí, Tính chất hoá học và ứng dụng của Axit sunfuric A. Mục tiêu bài học 1. Veà kieỏn thửực a) Hoùc sinh bieỏt : Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí của H2SO4 Dung dũch H2SO4 loaừng coự ủaày ủuỷ tớnh chaỏt cuỷa moọt axit. H2SO4 ủaởc, noựng coự tớnh chaỏt oxi hoaự maùnh Vai troứ cuỷa H2SO4 ủoỏi vụựi neàn kinh teỏ quoỏc daõn. b) Hoùc sinh hieồu : Từ cấu tạo => số oxi hóa => Tính chất Dung dich H2SO4 loaừng coự tớnh axit mạnh theồ hieọn ụỷ ion H+ trong phaõn tửỷ H2SO4 . H2SO4 ủaởc, noựng coự tớnh chaỏt oxi hoaự maùnh gaõy ra bụỷi S+6 trong H2SO4 2. Veà kú naờng Hoùc sinh vaọn duùng : Viết phương trình hoá học minh hoạ tính chất của H2SO4 Vieỏt PTHH cuỷa caực phaỷn ửựng trong ủoự H2SO4 ủaởc, noựng oxi hoaự ủửụùc caỷ kim loaùi hoaùt ủoọng yeỏu (ủửựng sau H trong Daừy hoaùt ủoọng hoaự hoùc cuỷa kim loaùi) . Vieỏt PTHH cuỷa phaỷn ửựng trong ủoự H2SO4 ủaởc, noựng oxi hoaự moọt soỏ phi kim, hợp chất. B. Chuẩn bị : 1. Đồ dùng dạy học: Máy chiếu, giáo án điện tử , Hoaự chaỏt : H2SO4 ủaởc, nửụực caỏt , H2SO4 loaừng, kim loaùi Cu, ủinh saột, giaỏy quỡ tớm, ủửụứng saccarozụ ( đường kính trắng), dd Br2, Duùng cuù : OÁng nghieọm, giaự thớ nghieọm, ủeứn coàn, keùp oỏng nghieọm, oỏng daón khớ coự nuựt cao su, oỏng nhoỷ gioùt, muoóng thuyỷ tinh, coỏc thuyỷ tinh, baọc lửỷa, 2. Phương pháp: Tổng hợp ( đàm thoại, nêu vấn đề, chứng minh, phân tích, nghiên cứu khoa học ) C. Tiến trình lên lớp : OÅn ủũnh lụựp Kieồm tra đầu giờ : Câu hỏi 1. Viết CTCT và xác định số oxi hoá của S trong H2SO4 Câu hỏi 2. Hoàn thành các phản ứng H2SO4 (loãng) + Fe à H2SO4 ( loãng )+ Na2SO3à H2SO4 + CuOà H2SO4 + NaOH H2SO4 + NaOH H2SO4 (đặc) + Cu H2SO4( đặc ) + Fe H2SO4 ( đặc ) + S ** GV chia HS trong lớp ra làm các nhóm thảo luận, đại diện HS các nhóm trong lớp lên trả lời câu hỏi nêu trên. Cả lớp nhận xét GV bổ sung thêm à Câu hỏi 1 * Trong các hợp chất cộng hoá trị có cực hay không cực, số liên kết xung quanh nguyên tử được xác định bằng số cặp e chung tạo ra liên kết - Trong H2SO4 số e góp chung tổng số e thiếu 2+2+8 =>Số cặp e chung = = = = 6 2 2 2 =>Số mối liên kết ( n – 1) = 7 – 1 = 6 ( trong đó n là tổng số nguyên tử trong phân tử ) H - O O Vì Oxi có hóa trị II nên 2 liên kết giữa S và O phải S là liên kết cho – nhận H – O O * Số oxi hoá của 1 nguyên tố trong phân tử được tính theo các quy tắc ( số oxi hoá của H là +1 , của oxi thường là -2, tổng điện tích của các nguyên tử trong phân tử bằng 0 ( phân tử có điện tích bằng 0)) - Theo CTCT trên thì liên kết cho – nhận thường kém bền, vì oxi có số oxi hoá là -2 ( hoá trị II ) nên CT H2SO4 có thể viết là H – O O S ố Từ CTCT ta thấy S trong H2SO4 có số oxi hóa là +6 H – O O à Câu hỏi 2 * GV hướng dẫn HS nhận xét phản ứng a) H2SO4 loãng + kim loại đứng trước H trong dãy Daừy hoaùt ủoọng hoaự hoùc cuỷa kim loaùi) à Muối sunfat của kim loại có hoá trị thấp ( nếu kim loại có nhiều hoá trị) + H2 b) H2SO4 loãng tác dụng với muối của những axit yếu hơn c), d), e), H2SO4 loãng tác dụng với oxit bazơ và bazơ H2SO4 loãng là axit 2 lần axit nên khi tác dụng với dung dịch bazơ ( ví dụ NaOH ) phản ứng tạo muối tuỳ thuộc vào tỉ lệ mol NaOH và H2SO4 => Kết luận H2SO4 loãng có những tính chất chung của một axit * GV hướng dẫn HS nhận xét tiếp các phản ứng f) Khác hẳn với H2SO4 loãng thì H2SO4 đặc, nóng phản ứng được cả với kim loại đứng sau H trong dãy hoạt động hoá học (Cu) , phản ứng không tạo khí H2 g) H2SO4 đặc nóng + Kim loại Fe à muối sunfat của kim loại (Fe) có hoá trị cao (III), phản ứng không tạo khí H2 h) H2SO4 đặc nóng + phi kim à hợp chất có liên kết cộng hoá trị ( thường là oxit ) * Hoạt động 1. Tổ chức tình huống dạy học GV: Trong số các hoá chất cơ bản, H2SO4 là hoá chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất. Axit H2SO4 có những tính chất, những ứng dụng gì và nó có hại gì không? Các em nghiên cứu bài hôm nay HS nắm được mục tiêu và định hướng bài học 3 . Noọi dung baứi giaỷng: III – Axit Sunfuric 1. Cấu tạo phân tử 2. Tính chất vật lí 3. Tính chất hoá học a) Tính chất chung của dung dịch axit sunfuric loãng b) Tính chất của axit sunfuric đặc Tính oxi hoá mạnh Tính háo nước 4. ứng dụng Hoaùt ủoọng cuỷa GV Hoaùt ủoọng cuỷa HS *Hoạt động 2. (trọng tâm ) GV cho HS quan sát mô hình đặc hoặc rỗng về phân tử H2SO4 trên màn chiếu. Và yêu cầu HS viết CTCT của H2SO4, cho biết số oxi hoá của S trong H2SO4 GV:Cho HS quan saựt 2 lọ H2SO4 ủaởc và H2O ( mất nhãn ). Yêu cầu HS nghiêng lọ, nhấc lọ lên, quan sát màu sắc,của 2 lọ trên. Cho biết tính chất vật lí của H2SO4 đặc GV kể một câu chuyện vui. Tôi có 100 con gà đang đói nhưng rất khoẻ , 100 con gà đói ăn với 100 nắm thóc thì vừa no. Có 2 phương án cho gà ăn: Cách 1: Cho 100 con gà ra trước rồi rắc một nắm thóc ra, gà ăn hết rồi lại rắc tiếp cho đến hết thóc, hiện tượng gì xảy ra? Cách 2:Rắc đều 100 nắm thóc ra sân trước và thả một con gà ra một, hiện tượng gì xảy ra? Em cho biết phương án nào cho gà ăn đạt hiệu quả? GV: Tôi thay 100 con gà trên bằng H2SO4 đặc và 100 nắm thóc bằng nước cất . Hãy nêu cách pha loãng H2SO4 đặc - H2SO4 ủaởc tan voõ haùn trong nửụực vaứ toaỷ nhieọt, khi pha loaừng ta cho tửứng gioùt H2SO4 ủaởc vaứo coỏc nửụực vaứ khuấy nhẹ bằng đũa thuỷ tinh, tuyệt đối không làm ngược lại . * Hoạt động 3 ( trọng tâm ) Nhận xét đặc điểm cấu tạo của H2SO4=> tính chất của H2SO4 GV: -Đầu giờ các em đã viết các phản ứng hoá học xảy ra đối với dung dịch H2SO4 loãng. GV yêu cầu HS nhắc lại tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng GV: kết luận - Dung dịch H2SO4 loãng có tính axit mạnh do H+ ( nên H+ chỉ oxi hoá được những kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học) GV: H2SO4 đặc có tính chất gì khác với H2SO4 loãng. Ta cùng nghiên cứu Hãy xác định vai trò các chất trong phản ứng f) g), rút ra kết luận? GV: Các em quan sát các phản ứng trên màn chiếu GV lưu ý: Fe, Cr, Al bị thụ động trong H2SO4 đặc, nguội. GV kết luận khi cho KL + H2SO4 đặc, nóng. GV: Đầu giờ các em xét 1 số phản ứng của H2SO4 đặc, em cho biết H2SO4 đặc, nóng còn phản ứng với chất nào nữa? GV bổ sung thêm là H2SO4 còn phản ứng với nhiều hợp chất. Các em quan sát các phản ứng trên màn chiếu GV : ngoài tính oxi hoá mạnh, H2SO4 đặc còn có những tính chất hoá học gì đặc biệt, chúng ta cùng nghiên cứu thí nghiệm: Cho tửứng gioùt H2SO4 ủaởc vaứo coỏc thuỷy tinh chửựa saccarozụ ( đường kính trắng) . Em haừy neõu hieọn tửụùng, giải thích, vieỏt PTHH - Giaỷi thớch sửù traứo leõn cuỷa than? GV: H2SO4 ủaởc coự tớnh haựo nửụực neõn gaõy boỷng naởng khi tieỏp xuực da thũt, phaự huỷy vaỷi, giaỏy, Chú ý: Không nên dùng các nút bấc hoặc giấy ( gỗ muồng- chứa xenlulozơ) để đậy các lọ đựng axit H2SO4 vì sau một thời gian , nút bấc đó bị phá huỷ và dung dịch axit trở nên có màu vàng Chú ý: Khi sử dụng H2SO4 đặc phải hết sức cẩn thận Liên hệ thực tế + Đánh ghen : tạt axit H2SO4 đặc vào mặt kình địch Đây là việc làm cần lên án vì bỏng axit thì dẫn đến tàn phế không thể hồi phục được, H2SO4 đặc hút nước trong các tế bào à hoại tử à tế bào không thể hồi phục được. GV giải thích hiện tượng Cho muối CuSO4.5H2O ( màu xanh) tác dụng với H2SO4 đặc sẽ biến thành CuSO4 khan (màu trắng ). Dưới sự hướng dẫn của GV, HS viết pthh Hoạt động 4 Neõu ửựng duùng của H2SO4 HS tìm hiểu sơ đồ ứng dụng của H2SO4 trong SGK và rút ra nhận xét 1. Cấu tạo phân tử HS quan sát mô hình của phân tử H2SO4 HS vận dụng kiến thức về liên kết hoá học, tham khảo SGK trả lời câu hỏi CTCT H - O O S H – O O CTCT H – O O S H – O O Trong H2SO4thì S có số oxi hoá cực đại là +6 2. Tính chất vật lí H2SO4 ủaởc saựnh nhử daàu, không màu, khoõng bay hụi H2SO4 nặng gần gấp hai lần nước (H2SO4 98% coự D = 1,84 g/cm3 ). H2SO4 đặc dễ hút ẩm à dùng làm khô khí ẩm ( như CO2 ) H2SO4 + nH2Oà H2SO4.nH2O Toả nhiệt rất mạnh HS nghe câu hỏi và trả lời cách 2 là tốt nhất 3. Tính chất hoá học - Có 2 nguyên tử H linh động=> có tính chất của axit mạnh - S+6 cao nhất => có tính oxi hoá mạnh a) Tớnh chaỏt cuỷa dung dũch axit sunfuric loaừng HS nhắc lại tớnh chaỏt của dung dịch axit sunfuric loãng - H2SO4 là axit 2 lần axit + Quỡ tớm hoaự ủoỷ + Taực duùng với KL đứng trửụực H ( trong dãy hoạt động hoá học của kim loại )à Muối sunfat ( KL có hoá trị thấp nếu KL có nhiều hoá trị) + H2. + Taực duùng dd muoỏi của axit yếu hơn hoặc không bền dễ phân huỷ, dễ bay hơi. + Taực duùng oxit bazụ và bazụ b) Tớnh chaỏt cuỷa axit sunfuric ủaởc * Tính oxi hoá mạnh 0 +6 +2 +4 Cu+2H2SO4(đ)CuSO4+SO2+2H2O Vai trò của các chất tham gia phản ứng: Chất khử : Cu Chất oxi hoá: H2SO4 => H2SO4 đặc, nóng có tính oxi hoá mạnh, oxi hoá Cu và một số kim loại đứng sau H trong dãy hoạt động của kim loại ( Bêkêtôp ) phản ứng không tạo H2 0 +6 +3 +4 2Fe+6H2SO4 (ủ)Fe2(SO4)3+3SO2+ 6H2O Vai trò các chất tham gia phản ứng: Chất khử : Fe Chất oxi hoá: H2SO4 => H2SO4 đặc, nóng có tính oxi hoá mạnh, oxi hoá Fe lên hoá trị cao , phản ứng không tạo H2 0 +6 +2 0 3Mg + 4H2SO4 à 3MgSO4 + S + 4H2O 0 +6 +2 -2 4Zn + 5H2SO4 à 4ZnSO4 + H2S + 4H2O KL( trừ Au, Pt) + H2SO4 đặc, nóng à Muối sunfat + H2O + sản phẩm khử ( S+4, S0, S-2 ) phụ thuộc vào điều kiện tiến hành phản ứng và hoạt động của chất khử. Chú ý: ( muối sunfat của kim loại có hóa trị cao nếu kim loại có nhiều hóa trị) HS nghe câu hỏi và trả lời H2SO4 đặc, nóng còn tham gia phản ứng với phi kim +6 0 +4 2H2SO4 + S à 3SO2 + 2H2O +6 0 +4 +4 2H2SO4 + C à CO2 + 2SO2 + 2H2O +6 -1 0 +4 H2SO4 + 2HBr à Br2 + 2H2O + SO2 +6 -1 0 -2 H2SO4 + 8HI à 4I2 + 4H2O + H2S * Tính háo nước HS quan sát thí nghiệm, nêu hiện tượng tham khảo SGK giải thích, thảo luận và rút ra H2SO4 đặc biến đường trắng thành than ( C ) màu đen trào lên đồng thời có khí thoát ra => H2SO4 đặc chiếm nước kết tinh trong đường C12H22O11+H2SO4 (ủ) à 12C +H2SO4.11H2O sau ủoự : 0 +6 +4 +4 C+2H2SO4 (ủ) CO2 +2SO2+6H2O - Do khớ CO2 vaứ SO2 thoaựt ra ủaồy than ra khoỷi coỏc HS nghe GV hướng dẫn và viết pthh CuSO4.5H2OCuSO4 + 5H2O (màu xanh) (màu trắng) 4. ứng dụng HS trả lời 1 vài ứng dụng của H2SO4 đặc mà các em biết H2SO4 là hoá chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất ứng dụng Củng cố và hướng dẫn về nhà * Tóm tắt tính chất hoá học của H2SO4 H2SO4 H2SO4(l) loãng H2SO4 đặc Tính axit Tính oxi hóa mạnh Tính háo nước Làm đổi màu quỳ tím Tác dụng với bazơ Tác dụng với oxit bazơ Tác dụng với muối Tác dụng với kim loại (đứng trước H) Td với kim loại (- Au, Pt) Tác dụng với phi kim Tác dụng với hợp chất *Kiến thức trọng tâm cần khắc sâu cho HS là tính oxi hoá mạnh của H2SO4 đặc nóng Tuỳ thuộc vào nồng độ H2SO4 đặc đang dùng và khả năng hoạt động của kim loại mà sản phẩm oxi hoá ở gốc SO42- có thể là S+4 ( SO2 ), S0 , S-2 ( H2S ) Hướng dẫn và bài tập về nhà BT 3 trang 190, BT 7 trang 191 SGK hoá 10 nâng cao DAậN DOỉ: Veà nhaứ laứm heỏt caực baứi taọp coứn laùi trong SGK Chuaồn bũ baứi tieỏt sau ( sản xuất axit sunfuric, muối sunfat và nhận biết ion sunfat) Phù Cừ, ngày 16 tháng 3 năm 2009 Giáo viên Nguyễn Thị Lan Phương RUÙT KINH NGHIEÄM ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------